CME 中文手册

一. 基本配置
一电动机选项
二霍尔位置传感器类型(Hall Type)
三系统选项
1．工作模式(operating mode)
1）位置模式
输入：1.类比信号（analog）2.数位信号(digital) 3.控制网络(controller area network CAN) 4.函数信号发生器(function generator) 5.Copley 虚拟机（Copley virtual machine）2）速度模式
输入：1. 类比信号2.频宽控制(PWM) 3.函数信号发生器 4.Copley 虚拟机
3）电流模式（略）
四反馈编码器选项(encoder/feedback)
1.电动机反馈（注：确定电动机的反馈类型及来源）
1）primary 信号来自主反馈器/ secondary 来自次反馈器
2）incremental 数位增量反馈 / analog 类比信号反馈
2.位置（负载）反馈 (position)(略)
五伺服电动机设置(ServoTube Setup)
注：当用户在其中选定电动机具体系列和型号时，软件会自动设定电动机及反馈参数
二.具体配置
一电动机及反馈配置(Motor/Feedback)
1. 用户可直接载入现成的配置文件
2. 转动电动机参数
转动惯量(Motor Inertial),磁极数(Number of poles),最大转矩(Peak Torque),连续转矩(Continuous Torque), 速度限制(Velocity Limit),单位制(unit)，转矩常数（Torque Constant）,反电动势常数 (Back EMF Constant)，电阻，电感
3. 线形电动机参数：
质量，最大推力，连续推力...
4. 反馈参数
依照技术说明书填写编码器参数
编码器精度（encoder resolution）
注：如果同时存在两个反馈器,必须确保电动机匝数和位置匝数之比等于电动机编码器匝数和位置编码器匝数之比 ???????????
5. 制动参数
制动流程：
制动指令（enable input）—〉电动机减速/计时开始，当速度降至事先设定的“制动激活速度”（Stop Activation Velocity）或时长超过“制动延迟时间”（the Brake/Stop Delay Time）—〉制动开始/发出制动信号/计时开始，当时长超过制动反应时间，所有输出端终止输出（设此延迟目的是为了在电动机电源切断前使其速度降至0）
注：在电流模式中，当伺服收到制动指令便立即停止输出（电流），同时发出制动信号。

6 增益计算程序（Calculate Function）
.
备注：
如果电流峰值，持续电流和速度限制有一个或多个不合适，需检查最大扭矩（或推力），持续扭矩（推力），速度限制，扭矩（推力）-电流常数是否正确
若电动机及反馈参数均正确，但相关限制参数仍不适合于该应用场合，请在调试过程中修改
三. 数字信号的输入与输出 一. 信号输入
1. Pull up +5 V：内部抬高该组输入端电压至5v
Pull down ：内部降低该组输入端电压至0v
Debounce Time: “防抖动时长”（信号输入有效需持续之最短时长）2. 标准输入函数：
AMP Enable-LO(HI) Enables with clear faults (with reset )
低（高）信号输入启动伺服，低向高跳变（高向低跳变）信号消除锁死的错误和输出（重启）
NEG（POS） Limit-HI（LO） Inhibits
高（低）信号阻止逆向（正向）运动Reset on LO-HI Transition
低向高跳变重启
Motor Temp HI Disables
高信号产生过热错误提示
Home Switch Active HI
高信号产生复位提示
Motion Abort Active HI
高信号停止电动机运动，不停止伺服
3. 标准输入端口的分配
使能端（通常IN1），过热信号指示端（通常IN5）
二. 信号输出
1. 标准输出函数
Fault Active High 出现错误输出高信号
Brake-Active High 制动时输出高信号
2 . 用户设定函数
注：勾上锁定输出（latch Output）来锁定输出端
1. 用户事件
Amplifier Fault 伺服器错误Motor Brake Active 制动信号
Amp Over Temperature 伺服器过热PWM Outputs Disabled 频宽输出未启用
Motor Phasing Error 电动机相位（霍尔
传感器错误）Positive Software Limit
Negative Software Limit
限位错误
Feedback Error 位置反馈错误Following Error 跟随误差
Motor Over Temperature 电机动子过热Following Warning 跟随误差警告Under Voltage/Over Voltage 电压过低/过高Position has Wrapped 位置记录错误
Short Circuit 短路Velocity Limited 速度受限
Current / Voltage Limited 电流/电压过大Acceleration Limited 加速度受限
Amp Disabled by Hardware 使能端无信号Position Outside of Tracking
Window
跟随错误
Amp Disabled by Software 软件指令制动Velocity Outside of Tracking
Window
速度误差过大
Attempting to Stop Motor 预制动信号In Motion 电动机运动中，伺
服无信号
Phase not Initialized相位未初始化
2. 关于锁定(latch)
如果未锁定输出端被开始输出信号，一旦所选中的事件被清除，输出端停止输出信号
如果是一个锁定的输出端，只有在如下情况才会停止输出信号
a. 重启伺服
b. 复位被配置为“Enables with Clear Faults”或“Enables with Reset”的输入端口
c. 在CME2的控制面板里选择“清除错误”或“复位”
3. 用户输出函数的锁定状态与伺服器的错误锁定状态互不影响
四. 指令信号的输入
一. 模拟信号配置
1. 比例设定(scaling)
指当输入端输入为10v时，输出端的输出信号。

增加精确度
2. 死区设定(dead band) 提高信号准确度
3. 反向指令
使输出端极性与输入端相反
4. 偏置(offset)
5. （位置模式下）
最大速度限制，最大加速度限制，最大减速加速度限制，自动减速加速度(Abort Decel)
二. 频宽调制信号配置
1. 两种工作模式
1）占空比50%（单线）
2）占空比100%（双线）
注： 两种模式中，伺服器都提供当占空比达0%或100%停止工作的监控功能，可确保安全
三. 位置模式下的数字信号配置
1. 输入信号控制
Pulse and Direction: 一信号作为动作指令，另一信号作为方向指令
Pulse Up / Pulse Down: 一信号作为正向动作指令，另一信号作为反向指令
Quadrature: 一信号作为速度指令，另一信号作为方向指令
Rising/ Falling Edge: 在信号上升/下降沿动作
Stepping Resolution：输入脉冲与输出脉冲的比值关系
五. 常见错误
1. 常见错误
Amplifier over temperature: 放大器过热
Motor phasing error:电动机相位角错误（霍尔传感器错误）
Feedback error: 位置反馈错误（反馈器供电端口电流过载，反馈器未连接或超出测量范围）Motor over temperature: 电动机动子过热开关切换至过热状态
Under voltage/over voltage: 电压不足/过载
Following error: 跟随错误
Short circuit detected: 电力线短路错误
Over current: I2T超时
注：关于跟踪窗口的说明
当误差超过跟踪窗口设定值时，输出端输出信号。

直到误差信号在正负设定值之间维持一个“跟踪时长“，输出复位。

六. 电机角设定
一. 伺服放大器
1. 确保使能端未激活，加上电源
2. 把电动机向你希望的正向转动
3. 激活使能端，开始自动配置(start)
4. 开始测试
5. （非解码）霍尔传感器配置
5. （解码）解码器相位角配置
七. 控制环
一. 电流控制环的配置与调试
1. 配置
1) 参数
峰值相电流限制，I2T时间限制，连续相电流限制，电流环偏置
比例增益(Cp)，积分增益(Ci)
2) 驱动输出
平整度最大化，速度最大化
3) 自动调试
2. 手动调试
原理：给电流环加一个方波激励，调节Ci和Cp来得到想要的波形
1) 选择示波（Scope）工具，选择电流信号(current)
2) 选中自动配置，配置如下
a.波形：方波
b.振幅：最大速度的10%（确保不超过电动机的限制）
c.频率：5Hz
d.通道一（绿）：理论波形
e.通道二（白）：实际波形
3) 调节Cp
a. 把Ci调为0
b. 调高或调低Cp得到适合的阶跃响应频率（通常在小电流波形情况下不超过100Hz）。

若Cp过大，可能产生自振；若过小，带宽会减小
4）调节Ci
直到获得想要的建立时间（settling time ***************************???）
3. 自动调试
1) 确保放大器使能端处于激活状态，选择自动调试(Auto Tuning)
2) 改变调试电流(Auto Tune Current), 开始调试
自动调节Cp,Ci
显示数据
3) 选择使用哪套数据
默认选择的中等(Medium)数据可满足大多数场合的应用
二. 关于电流环
1. 流程示意图
前端为限制平台(limiting stage) 平台接收电流指令，加上限制条件 (limits) ，把这个处理过的信号传给求和节点(summing junction) .求和节点把该电流信号减去实际电流（由反馈得到），产生一个误差信号。

然后用Cp和Ci进行处理，产生一个命令，传到电源平台（power stage）
2. 限制条件
最大电流限制/持续电流限制：放大器能够产生的…
I2T时间限制：电动机能承受电流峰值的最大时长
电流模式之变化率（Ramp）: 用以限制Jog模式的动作
3. 输出信号
电流环的输出信号确定了放大器输出频宽信号的占空比
三. 速度环的配置与调试
1. 配置
1）参数
速度限制(Vel limit)，加速限制，减速限制，Vp , Vi , 制动加速度（Fast Stop Ramp）追踪参数（幅度，时长），增益比例（Enable Gains Scalar, 用以增加增益调节的精确度）？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？
输入端、输出端滤波器特性设定（Command Filter, 可根据用户需要进行编程设定）2. 手动调试
1) 选择示波（Scope）工具，选择速度信号(velocity)
2) 选中自动配置，配置如下
a.波形：方波
b.振幅：最大速度的10%（确保不超过电动机的限制）
c.频率：5Hz
d.通道一（绿）：理论波形
e.通道二（白）：实际波形
3) 调节Vp
a. 把Vi调为0
b. 调高或调低Vp得到适合的阶跃响应频率（通常在低速波形情况下不超过5Hz）。

？？？？4）调节Vi
直到获得想要的建立时间（settling time ***************************???）
四. 关于速度环
1. 流程示意图
限制平台接收速度指令，加上限制条件，把这个处理过的信号传给输入端滤波器，滤波器处理后传给求和节点。

求和节点把该速度信号减去实际速度（速度环的反馈总是由电动机反馈器得到，即使负载上也安装了反馈编码器），产生一个误差信号。

然后用Vp和Vi进行处理产生一个电流命令。

可编程滤波器可加载在输入输出两个端口。

2. 相关参数
加速度、减速度限制：只用于速度模式，在位置模式中相关限制数据由轨迹发生器（Trajectory Generator）负责处理。

制动加速度: 只在速度模式且硬件制动时被使用。

限速关系示意图
3. 增益比例(Gain Scalar)？？？？？
在调试未设比例的数值为64或更低的增益时，可以使用该功能。

此类低增益可能会在精确度高于一微米的线性电动机的调试中被用到。

4. 可编程滤波器
输入端：减小速度指令的信号噪声；输出端：减小谐振激励的影响
5. 输出信号
电流信号，用作电流环的输入
五. 电流控制环的配置与调试
1. 配置
1）参数
加速度前馈（Acceleration Feed Forward , Aff）,速度前馈（Velocity Feed Forward , Vff）???？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？
位置环比例增益(Pp), 增益倍数（Gains Multiplier），跟踪窗口设定（幅度，时间）
跟随错误设定（Following Fault）: 错误（Fault , 同时停止环的运行）；警告（Warning）
2. 手动调试
1) 选择示波（Scope）工具，选择分布图（Profiles）标签
2) 选中自动配置，配置如下
a.动作：相对
b.类型：Trap ？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？
c.距离：2000个计数单位
d.通道一（绿）：速度分布图
e.通道二（白）：跟随错误
3）选择开始(start), 此时分布图发生器执行一个短距运动(short move)
注意：1. 分布图？？在这个短距运动中可能不会达到匀速运动状态
2. 如果产生跟随错误，打开控制面板(Control Panel)，选择清除错误(Clear Faults)
3) 手动设定（在Trajectory Limits 和 Profile 标签中进行）
（略）
4) 调节Pp，以使跟随错误最小
a. 把 Vff 和 Aff 调为0
b. 在Profile标签页选择开始(start), 然后在增益标签页中调节Pp,以获得最好结果
c. 每调一次Pp，重新选择一次start, 以测试新的Pp
注意：1. 过大的Pp会导致振荡
2. 如果产生跟随错误，打开控制面板选择清除错误
5) 调节Vff（方法同上）
Vff 可以减少分布图中速度部分的跟随误差。

通常 Vff值为16384（100％）时最佳
6）调节Aff (方法同上)
Aff 可以减小加速和减速时的跟随误差
7) 请使用多套Profile参数来模拟在实际应用中执行的动作，重复步骤3
8）测试S－Curve的Profile（略）
备注：
1. 如果调试后发现电动机使能端有效但无法工作，同时发出低频噪音，可以调低速度环的
增益Vp和Vi；如果增益设得过低，对瞬时变化率的响应将会被削弱（例如，对干扰和瞬变信号的修正会变慢）
2. 如果伺服放大器工作在位置模式，输入信号为模拟信号，并且在电动机端经过调试后
仍有太多噪音信号，可以使用速度模式中的可编程滤波器来进一步消除噪声。

六. 关于位置环
1. 流程示意图
伺服放大器从数字或模拟信号输入端，控制局域网(CAN)接口或串行总线，或者从CVM控制程序中接收位置指令。

当使用数字或模拟信号输入时，放大器的内部轨迹发生器根据轨迹限制参数计算出一个a trapezoidal motion profile。

当使用控制局域网接口、串行总线或者CVM 控制程序时，可编程出一个trapezoidal或者S-curve profile。

在接收位置指令的同时，轨迹发生器实时更新计算数据。

发生器的输出端是一个已加上限制条件的瞬时位置指令。

另外同时也产生瞬时的速度和加速度的profile信号。

这些信号与实际位置反馈信号一起在位置环中被处理，产生一个速度指令。

在数字或模拟输入的位置模式下，可以通过把最大加速度设为0来绕过轨迹发生器。

事实上，在此情况下唯一的限制条件就是在速度环中的速度限制和电流限制。

（注意：最大加速度设为0可能会使伺服放大器在位置模式下无法正常工作）
2 相关参数
Vff ： Profile中的速度会被乘以这个参数，用以减小匀速过程中的跟随误差
Aff： Profile中的加速度会被乘以这个参数，用以减小加减速过程中的跟随误差
3 关于反馈
在单反馈情况下：位置反馈信号来自电动机
在双反馈情况下：位置反馈信号来自电动机和负载
注意：在两种情况下，速度环的反馈信号都来自电动机
4 输出信号
速度信号，用作速度环的输入信号
八. 步进控制
1. CME2支持Copley的步进电动机系列
步进放大器可以工作在步进和伺服两种模式下
2. 位置限制设定（略）
3. 编码器修正设定
1) 编码器修正增益(Encoder Correction Gain，Ecp ) 可以补偿微步的损失
2) 补偿最大速度(Max Step Rate) ：可以用Ecp补偿微步的最大速度（若超过该速度会导致更
大的微步损失）
4. 制动补偿增益(Detent Compensation Gain)
力矩制动会导致速度的波动，使用该增益可补偿
1）输入参数，选择开始(strat)
2) 速度从零起调，直至机械系统开始共振
3) 调节增益直至共振增强，然后改变增益再使共振减至最弱
4) 保存
九. 控制面板
1. 状态指示(Status Indicator)
(红色表示错误，黄色表示警告)
Motor Output: 输出端的频宽信号的状态Hardware Enable: 硬件使能端状态
Software Enable: 软件使能端状态
Pos Limit: 正向限位开关输入状态
Neg Limit: 反向限位开关输入状态
Motor Phase: 电动机相位
Can Status: 控制局域网状态
CVM Control Program: 虚拟机控制程序状态
Home: 归位状态( referenced / homed ) 注：具体错误信息可从信息窗口( Message Box ) 得到
2. 控制面板监控频道
最多可实时监控三个变量
3. 控制功能
CME2在控制面板中提供控制整个放大器的功能
4. 调试模式( Jog Mode )
Jog 模式提供了一种简单的向前向后运动的方式
1）参数
Current: 电动机输入电流（应小于电流环的持续电流值）
Current Ramp: 电流变化率
Velocity: Jog 模式下的移动速度（应小于速度环的速度限制）
2）控制动作
按住Torque Pos/Jog Pos/Move Pos 给电动机施加正向运动信号，放开即停止运动。

十. 波形工具
注意：当显示实际电流的波形时，底部信息栏显示出显示段电流的有效值。

如果想要得到特定段的电流有效值，通过选定该部分来放大它，得到有效值信息。

1. 信号发生器设定
Apply To : 施加何种激励信号
Function: 波形选择
振幅，频率
2. Profile设定
Move: 动作 a 相对（Relative）由初始点移动特定距离
b 绝对 ( Absolute) 直接移动到特定位置
Typ：类型 a. Trap b. S-curve
Distance: 相对运动的距离
Reverse and Repeat: (相对运动模式) 若选中，则除非按下Stop命令，否则将反复向前向
后作相对运动
3. 跟踪频道变量
选择需要显示何种变量的波形（略）
4. 触发方式的手动设定
1） Trigger Typ: 触发类型
瞬时触发（Immediate Trigger）：按下Record立即开始示波
上升沿触发（Rising Edge）：按下Record后，出发信号上升时开始示波
下降沿出发 (Falling Edge): 按下Record后，出发信号下降时开始示波
Above Level：当触发信号大于或等于触发级设定值时开始示波
Below Level：当触发信号小于或等于触发级设定值时开始示波
信号发生器：与信号发生器同步示波
Move Start:（位置模式）与轨迹发生器同步示波
Event Status Rising Edge/Event Status Falling Edge: 在进入事件状态设定值时的上升沿或下降沿示波
Input Level High/Input Level Low: 当特定输入信号为高或低时示波
Output Active/Inactive: 当特定输出短活动或非活动状态时示波
2）触发频道选择
3）位置(Position)
选择触发时间点在屏幕上的显示位置（可以按时间顺序观察波形）
4）触发级(Level)：设定触发级，单位对应于所选信号类型
5）事件状态选择(Event Status) ：选择触发事件状态
5. 参数
跟踪时长（Trace Time）取样率（Sample Rate）单次示波（Single Trace）
6. 显示参数
1) 线形(Line Style): a 线 b 加号点 c 加号线？？？？？？？？？？？？？？？2）参数选择(Preference): a 抗失真（平滑曲线） b 显示网格
7. 放大（Zoom）
通过鼠标拖曳完成操作
8. 控制环的参数调试
在波形工具中提供了快速调试控制环参数的功能（如图）
增益
轨迹限制
附录
一. 关于I2T时间限制的计算
1. 计算
峰值电流 – 12 A
时限– 1 S
持续电流限制t – 6 A
由此我们可以得到：
I2T 定点（Setpoint）= (12 A2–6 A2) * 1 S = 108 A2S 2. 流程
0秒时，实际输出电流符合指令电流波形。

当实际电流超过持续电流值（6A）时，累加器开始从初值0开始累加。

在1.6秒时，其值达到定点值(116)，输出电流被限制降低为持续电流值，尽管指令电流为12A。

接下去的两秒，由于实际电流和持续电流大小相同，累加器数值保持不变。

大约3.5秒时，指令电流降至6A以下，实际电流波形再次与之吻合。

由于此时实际电流小于持续电流，累加器数值开始逐步降低。

5.6秒时指令电流再次高于6A，输出电流随即再次大于持续电流，累加器数值再次上升…。